一种循环水硝化作用的浮性载体反应器的制作方法

1.本实用新型涉及水产养殖技术领域，具体为一种循环水硝化作用的浮性载体反应器。


背景技术：

2.在循环水养殖过程中，由于养殖生物的密度大，生长旺盛，新陈代谢率高，导致水体的氨氮含量急剧升高，当水体中的氨氮含量超过其耐受的适宜范围时，轻者影响养殖鱼虾的生长发育，降低机体抵抗疾病的能力，重者造成养殖生物大量死亡。因此降低水中的氨氮含量是高密度循环水养殖成败的重要因素之一。
3.循环水养殖鱼虾过程中，水中硝化反应是将氨氮转化为硝态氮的过程，通常采用生物细菌氧化法，它包括两个基本的反应步骤：一是由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐(no
2-)的反应；一是由硝酸菌参与的将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐(no
3-)的反应。这两项反应均须在有氧的条件下进行。
4.生物细菌氧化法需采用内含有能够附着细菌的载体的生物反应器，首先加入一定量的载体和水进行细菌的培养，俗称活化。活化后的生物细菌达到一定量则行使硝化作用。细菌载体多采用如沸石，活性炭，牡蛎壳等，按照养殖水体大小及养殖生物量决定反应器的规格及载体的多少量。
5.现有技术的不足是：1、载体的比重大，导致整体反应器的重量大，增加运输的成本；2、载体颗粒重量大于水，沉积于生物反应器底端，中下层载体附着的硝化细菌由于缺少氧气的供应而生长缓慢且容易死亡脱落，导致生物反应器整体硝化作用效率低；3、清洗困难，增加用工成本。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种高效去除养殖池排出水中的氨氮，将氨氮转化为对养殖生物无毒害的硝酸氮，使养殖用水循环使用。设备不用定期清洗，节省人力和维护费用，养殖过程的水质不受设备维修影响，克服了现有技术的不足。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种循环水硝化作用的浮性载体反应器，包括反应器本体，所述反应器本体呈柱形塔状设置，所述反应器本体内部设置有空腔，所述空腔内设置有浮性生物氧化载体和曝气盘，所述曝气盘位于反应器本体的底部，所述反应器本体一侧的上端设置有进水口，所述反应器本体一侧的下端设置有出水口，所述进水口与出水口的一端分别连接有进水管和出水管，所述进水管与出水管的外部均安装有水阀，所述反应器本体另一侧的底端设置有排污口，所述排污口的一端连接有排污管道，所述反应器本体另一侧的顶端设置有溢流口，所述溢流口的一端连接有溢流管，所述反应器本体的内部设置有充气组件。
8.优选的，所述充气组件包括充气管，所述充气管的一端贯穿反应器本体的顶部并延伸至反应器本体的底部与曝气盘连接。
9.优选的，所述充气管的另一端连接有充气泵，所述充气泵与充气管之间安装有气体流量计。
10.优选的，所述曝气盘呈六角形多气孔结构设置，所述曝气盘铺满反应器本体的底部。
11.优选的，所述载体为聚乙烯多孔蜂窝圆柱形设置或聚乙烯多菱柱形设置。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.1、本实用新型的浮性载体化学稳定性好，耐磨损，价格低廉，使用寿命长；
14.2、该浮性载体因表面粗糙，比表面积大，有利于载体表面快速挂膜，在运行过程中能够有效吸附水中絮凝物质，进而使细菌微生物生长所需要的营养物质在填料表面富集；
15.3、反应器本体内载体无需定期清洗，因此设备可长期正常运转，保证生产过程中水质指标的稳定；
16.4、反应器本体的单位容积有较高的生物量，因此氨氮转化为硝酸盐的速率快，水处理效果好；
17.5、反应器本体为柱形塔状，底端无死角，不积污，免清洗，节省人力；且可以多个并联，空间要求简单，利于合理布局；在使用过程中其中一个反应器本体需要维修时，其余反应器本体仍然能够保证正常工作，不会影响大规模的水产动物养殖。
附图说明
18.图1是本实用新型反应器的内部结构示意图；
19.图2是本实用新型不同载体对反应器熟化时间影响的柱状图；
20.图3是本实用新型不同载体反应器对水中氨氮、亚硝酸氮去除率的柱状图；
21.图4是本实用新型不同载体反应器对水中氨氮和亚硝酸盐瞬时去除率的柱状图；
22.图5是本实用新型反应器载体的结构示意图。
23.图中：1、反应器本体；2、空腔；3、载体；4、曝气盘；5、进水口；6、出水口；7、进水管；8、出水管；9、排污口；10、排污管道；11、充气管；12、溢流管；13、溢流口。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种循环水硝化作用的浮性载体反应器，包括反应器本体1，反应器本体1呈柱形塔状设置，为圆柱塔形玻璃纤维强化塑料材料或者水泥池结构，反应器本体1内部设置有空腔2，空腔2内设置有浮性生物氧化载体3和曝气盘4，曝气盘4位于反应器本体1的底部，反应器本体1一侧的上端设置有进水口5，反应器本体1一侧的下端设置有出水口6，进水口5与出水口6的一端分别连接有进水管7和出水管8，进水管7与出水管8的外部均安装有水阀，通过水阀分别与循环系统的进出管路相连，反应器本体1另一侧的底端设置有排污口9，排污口9的一端连接有排污管道10，将污水排入到废水池统一处理，反应器本体1另一侧的顶端设置有溢流口13，溢流口13的一端连接有溢流
管12，当水面超出水位线时，则超出部分的水则通过溢流管12排出，反应器本体1的内部设置有充气组件；
26.充气组件包括充气管11，充气管11的一端贯穿反应器本体1的顶部并延伸至反应器本体1的底部与曝气盘4连接；
27.充气管11的另一端连接有充气泵，充气泵与充气管11之间安装有气体流量计；
28.曝气盘4呈六角形多气孔结构设置，曝气盘4铺满反应器本体1的底部；
29.载体3为聚乙烯多孔蜂窝圆柱形设置或聚乙烯多菱柱形设置，其大小在2.5cm3‑ꢀ
5.0cm3，悬浮载体3的总体积大约为反应器总水体体积的60%；
30.使用时，其中水阀与气体流量计未在图中标出；
31.系统实施包括两个过程：载体3的培养熟化过程，养殖池废水的氨氮生物氧化过程。
32.1、在大规模生产前20天左右，将系统安装运转后，在反应器本体1中接入一定量的硝化细菌，通过充入空气使载体3均匀悬浮于含有一定硝化细菌的水中，通过载体吸附细菌等微生物，给微生物提供良好的生长繁育空间，这时硝化细菌大量增生，熟化的不同时间点需同步监测水中的氨氮和亚硝酸盐含量，当水中的氨氮和亚硝酸盐含量从高浓度逐渐降低达到较低的平衡状态，载体3的熟化过程完成。
33.2、养殖池废水的氨氮生物氧化过程：
34.当循环水养殖设备运行正常后，将养殖生物（鱼、虾等），按照一定的密度投放于养殖槽中，然后进行封闭式循环水养殖。其中养殖池中的水排入蓄水池，通过水泵输送到反应器本体1的进水管7中，进入反应器本体1中，在反应器本体1中存留大约20分钟，与反应器本体1中的悬浮载体3充分接触，反应器本体1中通过充气泵充入空气，以保证反应器本体1内部的溶氧大于4mg/l，当反应达到设定的时间后，反应器本体1内的水则通过出水管8进入循环系统中，然后再输送到养殖池中。
35.当水位超过溢流管12的水位线时，则反应器本体1内的水则通过溢流管12流出反应器本体1。
36.运行一段时间，当反应器本体1底端沉积有污泥、细菌的碎屑等污染物时，则打开排污管道10，污物则排出到废水池统一处理；
37.检测实例是对两个相同规格的生物载体反应器，一个内盛沉性载体，一个是本发明的浮性载体，两组内添加的载体3的体积相同。实验设置温度为20℃，水体盐度为30
‰
。通过容器进水口5充满实验用水后，调整流量计使循环量为6次/h，调节充气调节系统使容器内水体的溶解氧为6-8mg/l。分别通过检测系统每天抽样检测水中的氨氮和亚硝酸盐氮值，检测时间为2小时。通过对所测氨氮和亚硝酸盐值的计算，得出不同载体条件下的反应器单位水体氨氮去除率、亚硝酸盐去除率；不同载体反应器单位体积瞬时氨氮和亚硝酸盐指标的去除率。
38.计算公式分别是：
39.水质指标（nh
4+-n、no
22-n）去除率计算公式：
40.（1）单位体积生物载体水质指标去除率（mg/l﹒h）= （a-b）
×ꢀ
c/d
41.（2）反应器水质指标瞬时去除率：a-b/a
×
100%
42.式中：a:反应器入口水质指标浓度；
43.b：反应器出口水质指标浓度；
44.c：水流量；
45.d：生物载体体积。
46.图2是不同载体的反应器熟化时间的比较，从图1可以看出，浮性载体反应器的生物载体熟化时间要少于沉性载体反应器，本实验中，浮性载体反应器熟化时间为14天，沉性载体反应器熟化时间为19天，表明浮性载体反应器在较短的时间内达到有效的作用；
47.图3中，在20天的实验过程中，两种载体反应器对于水中氨氮和硝酸盐的去除率呈现出明显的差异，氨氮的去除率显示浮性载体反应器高于沉性载体反应器的10%，亚硝酸盐的去除率高于4.7%。表明浮性载体反应器的硝化作用优于沉性载体反应器；
48.图4为不同载体反应器对氨氮和亚硝酸盐的瞬时去除率；从结果可以看出，浮性载体反应器对于氨氮和亚硝酸盐都有很好的去除效率，其瞬时去除率均为沉性载体的2倍左右。表明在循环水养殖系统中浮性载体反应器具有良好的硝化作用，可以在工厂化高密度循环水养殖系统中推广和使用，具有广阔的应用前景。
49.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。